運(yùn)用數(shù)值方法研究了無任何擾動(dòng)幾何不規(guī)則性細(xì)長體大攻角繞流背風(fēng)面對(duì)稱流型結(jié)構(gòu),得出繞流截面流態(tài)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的軸向演化規(guī)律。分析截面?zhèn)认蛄εc法向力分布背渦的對(duì)稱與非對(duì)稱性,通過壁面切向速度曲線確定壁面鞍點(diǎn)位置,通過與截面法向量夾角的零點(diǎn)確定空間鞍點(diǎn)的位置,驗(yàn)證細(xì)長旋成體截面流態(tài)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。此外,通過特殊鞍點(diǎn)的位置變化分析了臨界流動(dòng)狀態(tài)的演變過程。結(jié)果表明,在無任何擾動(dòng)與不規(guī)則性的前提下,得到非對(duì)稱的旋渦,并且證實(shí)給出拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)正確以及存在的臨界狀態(tài),確定了臨界狀態(tài)中高階奇點(diǎn)的形成過程。 

【文章來源】：兵器裝備工程學(xué)報(bào). 2020,41(12)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

截面選取以及計(jì)算域示意圖

圖1 截面選取以及計(jì)算域示意圖側(cè)向力和法向力系數(shù)(分別為Cy和Cz)相對(duì)于攻角的變化如圖4所示�？梢钥闯觯珻z隨著攻角的增加而增加，這是由于隨著攻角的增加，背風(fēng)側(cè)的吸力會(huì)越來越大，因此Cz會(huì)有所增加。而且，隨著攻角的增加，Cz最大值的位置沿軸向向下游移動(dòng)。在α=30°時(shí)，Cz最大值出現(xiàn)在OG(6)截面;在α=40°到50°時(shí)，Cz最大值的位置移到OG(7)截面;在α=60°時(shí)，Cz最大值出現(xiàn)在OG(8)截面，并且這也是所有計(jì)算攻角中的最大值。在所有計(jì)算攻角下，當(dāng)達(dá)Cz到最大幅值后均沿軸向減小。另一方面，在30°≤α≤40°時(shí)，整個(gè)模型Cy值保持在較低水平，這表明尾流旋渦仍然是對(duì)稱的。但是，Cy在α=50°時(shí)沿軸向顯著增加，在OG(11)截面達(dá)到最大值，然后，側(cè)向力沿軸向在負(fù)向和正向之間波動(dòng)。當(dāng)攻角增加到α=60°時(shí)，Cy達(dá)到所有攻角下的最大幅值。與Cz相反，Cy最大值的位置隨著攻角增加沿軸向向前移動(dòng)，在α=60°時(shí)Cy最大值與Cz最大值發(fā)生在相同位置，即OG(8)截面。α=55°和α=60°的曲線趨勢(shì)類似于α=50°，即Cy方向不斷在正向與負(fù)向之間改變，這表明尾流旋渦具有強(qiáng)烈的非對(duì)稱性，非對(duì)稱性隨著攻角的增加而增強(qiáng)，并沿軸向從圓柱段移動(dòng)到尖拱段。

側(cè)向力和法向力系數(shù)(分別為Cy和Cz)相對(duì)于攻角的變化如圖4所示�？梢钥闯觯珻z隨著攻角的增加而增加，這是由于隨著攻角的增加，背風(fēng)側(cè)的吸力會(huì)越來越大，因此Cz會(huì)有所增加。而且，隨著攻角的增加，Cz最大值的位置沿軸向向下游移動(dòng)。在α=30°時(shí)，Cz最大值出現(xiàn)在OG(6)截面;在α=40°到50°時(shí)，Cz最大值的位置移到OG(7)截面;在α=60°時(shí)，Cz最大值出現(xiàn)在OG(8)截面，并且這也是所有計(jì)算攻角中的最大值。在所有計(jì)算攻角下，當(dāng)達(dá)Cz到最大幅值后均沿軸向減小。另一方面，在30°≤α≤40°時(shí)，整個(gè)模型Cy值保持在較低水平，這表明尾流旋渦仍然是對(duì)稱的。但是，Cy在α=50°時(shí)沿軸向顯著增加，在OG(11)截面達(dá)到最大值，然后，側(cè)向力沿軸向在負(fù)向和正向之間波動(dòng)。當(dāng)攻角增加到α=60°時(shí)，Cy達(dá)到所有攻角下的最大幅值。與Cz相反，Cy最大值的位置隨著攻角增加沿軸向向前移動(dòng)，在α=60°時(shí)Cy最大值與Cz最大值發(fā)生在相同位置，即OG(8)截面。α=55°和α=60°的曲線趨勢(shì)類似于α=50°，即Cy方向不斷在正向與負(fù)向之間改變，這表明尾流旋渦具有強(qiáng)烈的非對(duì)稱性，非對(duì)稱性隨著攻角的增加而增強(qiáng)，并沿軸向從圓柱段移動(dòng)到尖拱段。圖4 側(cè)向力和法向力系數(shù)曲線

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]不同SST模式在細(xì)長體繞流模擬中的應(yīng)用比較[J]. 劉躍,管小榮,徐誠.  工程力學(xué). 2016(11)
[2]細(xì)長體截面繞流中的一種臨界狀態(tài)[J]. 李國輝,鄧學(xué)鎣.  應(yīng)用數(shù)學(xué)和力學(xué). 2005(01)
[3]Re數(shù)對(duì)細(xì)長旋成體非對(duì)稱渦及氣動(dòng)力特性影響的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 劉沛清,王剛,鄧學(xué)鎣.  流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)與測(cè)量. 2003(04)



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